Charakterystyka liniowości kamery

Celem badania było sprawdzenie czy wraz ze wzrostem czasu naświetlania sygnał rejestrowany przez kamerę rośnie w sposób liniowy. Pomiarów dokonano w Stacji Obserwacyjnej w Borówcu 25 stycznia 1999. Kamera została zamontowana na teleskopie skierowanym na czerwoną diodę LCD, zasilaną stabilizowanym prądem o natężeniu 20 mA. Ekspozycje, którymi były pola wyrównujące wykonywano utrzymując stałą temperaturę detektora wynoszącą $T=0^{\circ}$ C. Ogółem wykonano 120 pól wyrównujących w dwóch seriach, każda po 60 sztuk. Czas ekspozycji wynosił od $0,4$ s do $24,0$ s, z krokiem co $0,4$ s. Serie wykonano w 1 godzinnym odstępie. Do badania wykorzystano wartości średnie klatek, od których odjęto 100 ADU dodawane przez oprogramowanie. Zebrane wartości przedstawiono na wykresie jako zależność sygnału od czasu ekspozycji (rys. 3.9). Do otrzymanych punktów dopasowano idealną prostą wyznaczoną na podstawie parametrów 21 punktów pomiarowych z przedziału od 4 s do 12 s przyjętych za rosnące liniowo (rys. 3.9). Zdecydowana większość punktów leży na prostej, choć nie zawsze centralnie. Widoczna odchyłka od liniowości występuje powyżej wartości 30 tys. ADU i w miarę jej wzrostu coraz bardziej się zwiększa. Jest to związane z faktem, iż każdy piksel ma określoną pojemność i może zgromadzić tylko pewną liczbę elektronów; w przypadku ich nadmiaru część ładunku ,,rozlewa'' się na sąsiednie piksele.

Na rysunku 3.10 umieszczono dwie krzywe ukazujące odchyłkę od wyliczonej wcześniej prostej. W idealnym przypadku liniowego wzrostu wartości średniej klatki i czasu, krzywe byłyby liniami prostymi biegnącymi wzdłuż poziomej linii o wartości $Y=0$. Pierwsze odchylenie z przedziału $0$ a $2$ s wynika z czasu działania przesłony w kamerze, która nie zamyka się natychmiast ale potrzebuje na to czasu. Przy tak krótkiej ekspozycji może to stanowić duży procent całkowitej ekspozycji, wpływając na ilość zebranego ładunku. Natomiast końcowy, coraz bardziej raptowny spadek związany jest z przepełnieniem studni potencjału. Można także zauważyć, że pomimo ogólnie takiego samego przebiegu obu krzywych, każda z nich ma własne wahania. Odchyłka od liniowości w skrajnym przypadku dla ok. 33000 ADU wynosi: dla serii I=1,32%; dla serii II=1,68%. W obszarach gdzie zależność jest wyraźnie liniowa, odchyłka nie przekracza nigdy 1%.